一种防热隔热双梯度功能复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术特别涉及一种防热隔热双梯度功能复合材料及其制备方法，属于隔热材料技术领域，复合材料包括隔热层、过渡层和防热层，所述过渡层设于所述隔热层和所述防热层之间；所述隔热层的原料包括改性酚醛树脂和石英纤维毡；所述过渡层的原料包括混合多功能树脂和第一石英纤维布；所述防热层的原料包括酚醛树脂、耐烧蚀填料和第二石英纤维布；隔热层、过渡层和防热层的基体材料均选用具有良好烧蚀性能的酚醛树脂材料体系，彼此间具有良好的结合性和相容性，有利于消除明显的材料界面，提升界面结合效果；防热层和隔热层之间采用酚醛混合树脂为过渡层，达到材料性能梯度渐变的目的，从而解决了目前热防护材料各层间易发生剥离的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种防热隔热双梯度功能复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于隔热材料
，特别涉及一种防热隔热双梯度功能复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]飞行器在临近空间大气层内进行大范围变轨机动飞行，具有较大飞行马赫及较长飞行时间，属典型的长航时、高热焓有氧环境，传统的烧蚀防热材料在该热环境下无法充分发挥烧蚀吸热特点导致热防护效果下降，且由于材料自身热导率和密度偏大，导致无法满足飞行器发展所提出的低密度、整体化、一体化、高效隔热和近零烧蚀的产品需求。
[0003]热防护材料及技术研究是热力学领域的重要项目，目前主流的热防护材料结构一般设计为由热防护层与隔热层复合而成的多层结构。由于材料性能差异，材料体系中存在明显材料界面，在高压热流环境下，易导致不同材料界面间存在热不匹配和应力集中问题，使得在材料界面位置存在较大的热载荷和热应力，而易发生剥离破坏。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种防热隔热双梯度功能复合材料及其制备方法，以解决目前热防护材料各层间易发生剥离的问题。
[0005]本专利技术实施例提供了一种防热隔热双梯度功能复合材料，所述复合材料包括隔热层、过渡层和防热层，所述过渡层设于所述隔热层和所述防热层之间；
[0006]所述隔热层的原料包括改性酚醛树脂和石英纤维毡；
[0007]所述过渡层的原料包括混合多功能树脂和第一石英纤维布；
[0008]所述防热层的原料包括酚醛树脂、耐烧蚀填料和第二石英纤维布。
[0009]可选的，所述石英纤维毡的自然状态密度为0.1g/cm3‑
0.3g/cm3。
[0010]可选的，所述混合多功能树脂为硼酚醛、钡酚醛和溶剂的混合物。
[0011]可选的，所述混合多功能树脂中，溶剂、硼酚醛和钡酚醛的质量比为：1.0:1.0
‑
1.2：0.8
‑
1.0。
[0012]可选的，所述耐烧蚀填料包括ZrSi2填料、SiO2填料、SiC填料、氮化硼填料、炭黑填料、碳酸钙填料、玻璃微珠填料和陶瓷微珠填料中的至少一种。
[0013]可选的，所述耐烧蚀填料和所述酚醛树脂的质量比为2
‑
40：100。
[0014]基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种如上所述的防热隔热双梯度功能复合材料的制备方法，所述方法包括：
[0015]得到预固化隔热层、过渡层和防热层；
[0016]将所述预固化隔热层、过渡层和防热层进行缝合，得到缝合初品；
[0017]将所述缝合初品进行共固化，得到复合材料。
[0018]可选的，所述预固化隔热层的制备方法包括：
[0019]将改性酚醛树脂和石英纤维毡进行混合，得到混合物，
[0020]将所述混合物进行固化成型，得到成型产物；
[0021]将所述成型产物进行预固化，得到预固化隔热层；
[0022]其中，所述固化成型采用低压RTM注胶工艺，所述低压RTM注胶工艺的注胶温度为10℃
‑
70℃，所述低压RTM注胶工艺的注胶时间为2h
‑
10h，所述低压RTM注胶工艺的注胶压力为0.05MPa
‑
0.3Mpa；
[0023]所述预固化的固化温度为80℃
‑
120℃，所述预固化的固化时间为4h
‑
18h。
[0024]可选的，所述过渡层的制备方法包括：
[0025]将混合多功能树脂对第一石英纤维布进行浸渍，得到过渡预浸料；
[0026]将所述过渡层预浸料进行缝合，得到过渡层。
[0027]可选的，所述防热层的制备方法包括：
[0028]将酚醛树脂和耐烧蚀填料进行混合，得到浸渍浆料；
[0029]将所述浸渍浆料对第二石英纤维布进行浸渍，得到防热预浸料；
[0030]将所述防热预浸料进行缝合，得到防热层。
[0031]本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0032]本专利技术实施例提供的防热隔热双梯度功能复合材料，隔热层、过渡层和防热层的基体材料均选用具有良好烧蚀性能的酚醛树脂材料体系，彼此间具有良好的结合性和相容性，有利于消除明显的材料界面，提升界面结合效果；并通过增加耐烧蚀填料、树脂改性和多功能树脂混合等方式实现对树脂材料性能的定向调控，在外防热层树脂中加入耐烧蚀填料提高材料耐烧蚀性能，内隔热层采用改性低密度酚醛树脂，固化后形成均匀多孔结构达到高效隔热目的。防热层和隔热层之间采用酚醛混合树脂为过渡层，达到材料性能梯度渐变的目的，从而解决了目前热防护材料各层间易发生剥离的问题。
[0033]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0035]图1是本专利技术实施例提供的方法的流程图；
[0036]图2是本专利技术实施例提供的复合材料的结构示意图；
[0037]图3是本专利技术实施例提供的缝合方式示意图；
[0038]图4是本专利技术实施例提供的复合材料双梯度结构形成的原理示意图。
具体实施方式
[0039]下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本专利技术，本专利技术的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。
[0040]在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0041]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0042]本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0043]根据本专利技术一种典型的实施方式，提供了一种防热隔热双梯度功能复合材料，所述复合材料包括隔热层、过渡层和防热层，所述过渡层设于所述隔热层和所述防热层之间；
[0044]所述隔热层的原料包括改性酚醛树脂和石英纤维毡；
[0045]所述过渡层的原料包括混合多功能树脂和第一石英纤维布；
[0046]所述防热层的原料包括酚醛树脂、耐烧蚀填料和第二石英纤维布。
[0047]需要说明的是，隔热层的石英纤维毡采用无序排列的石英纤维毡，防热层及过渡层的第一石英纤维布和第二石英纤维布则采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防热隔热双梯度功能复合材料，其特征在于，所述复合材料包括隔热层、过渡层和防热层，所述过渡层设于所述隔热层和所述防热层之间；所述隔热层的原料包括改性酚醛树脂和石英纤维毡；所述过渡层的原料包括混合多功能树脂和第一石英纤维布；所述防热层的原料包括酚醛树脂、耐烧蚀填料和第二石英纤维布。2.根据权利要求1所述的防热隔热双梯度功能复合材料，其特征在于，所述石英纤维毡的自然状态密度为0.1g/cm3‑
0.3g/cm3。3.根据权利要求1所述的防热隔热双梯度功能复合材料，其特征在于，所述混合多功能树脂为硼酚醛、钡酚醛和溶剂的混合物。4.根据权利要求3所述的防热隔热双梯度功能复合材料，其特征在于，所述混合多功能树脂中，溶剂、硼酚醛和钡酚醛的质量比为：1.0:1.0
‑
1.2：0.8
‑
1.0。5.根据权利要求1所述的防热隔热双梯度功能复合材料，其特征在于，所述耐烧蚀填料包括ZrSi2填料、SiO2填料、SiC填料、氮化硼填料、炭黑填料、碳酸钙填料、玻璃微珠填料和陶瓷微珠填料中的至少一种。6.根据权利要求1所述的防热隔热双梯度功能复合材料，其特征在于，所述耐烧蚀填料和所述酚醛树脂的质量比为2
‑
40：100。7.一种权利要求1至6中任意一项所述的防热隔热双梯度功能复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：得到预固化隔热层、...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺晓伟，罗海涛，方登科，谢道成，黄拓，
申请(专利权)人：湖北三江航天红阳机电有限公司，
类型：发明
国别省市：